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| 編輯推薦： |
磨损是工业生产中常见的失效方式之一，堆焊是制造、修复耐磨零部件常用的方法。因此，堆焊材料、特别是新型堆焊材料的研究开发是亟待解决的问题。高硼铁基耐磨堆焊合金是一种新型的耐磨堆焊材料，在生产中已经得到了推广应用。目前，系统介绍高硼铁基堆焊合金的组织、结构、性能的资料比较好。
《耐磨高硼铁基堆焊合金的组织与性能 》一书介绍耐磨堆焊材料基本知识与发展情况的基础上，结合作者多年的研发经验，重点介绍了高硼铁基耐磨材料的组织、性能与应用情况，对高硼铁基堆焊材料的组织、结构、性能之间的关系结合研发试验成果进行了深入的分析，详细介绍了高鹏铁基堆焊合金组织的控制、Fe2B生长取向的控制以及合金裂纹的抑制，可以为高硼铁基堆焊合金成分设计与耐磨性新材料开发提供有益的指导。
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| 內容簡介： |
本书系统地介绍了耐磨高硼铁基堆焊合金的设计、制备、组织结构及耐磨性能。主要内容包括：耐磨高硼铁基堆焊合金的研究概况；Fe-B-C系堆焊合金的组织结构与耐磨性的关系；高硼铁基堆焊合金的组织结构控制机理及方法；初晶Fe2B生长习性与生长取向控制方法；高硼铁基堆焊合金裂纹形成的机制及控制方法。
本书内容是作者多年的研究成果，部分研究成果获得了国家发明专利。本书可供从事耐磨堆焊工程应用的技术人员参考，也可供从事耐磨堆焊材料研究的科研工作者学习。
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| 關於作者： |
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李慕勤，佳木斯大学材料学院，教授 院长，哈尔滨工业大学博士生导师、龙江学者特聘教授、省人民政府特殊津贴专家、省级教学名师、省级优秀研究生导师。现任省级重点学科材料加工工程带头人，省级优秀教学团队负责人。科研方向为生物医学材料和金属材料表面改性。目前主持国家自然科学基金、省自然科学基金重点项目、中俄国际合作项目各1项；在国内外学术期刊及会议发表论文共计50余篇，其中SCI/EI收录25篇；获得国家发明专利2项；获省科技进步三等奖3项、省教育厅科技进步一等奖1项，省教学成果二等奖1项。
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| 目錄：
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第1章 磨料磨损及耐磨材料基础 001
1.1 磨料磨损及其相关理论的发展概况 003
1.1.1 磨料磨损的分类 005
1.1.2 磨料磨损机理与模型 006
1.2 耐磨堆焊合金材料的研究现状 010
1.2.1 耐磨堆焊合金材料 011
1.2.2 铁基耐磨堆焊合金材料 011
1.3 高硼铁基耐磨合金的研究进展 014
1.3.1 高硼铁基合金的成分设计 015
1.3.2 高硼铁基合金的耐磨性 018
1.3.3 高硼铁基合金的脆性 020
1.4 研究现状分析 024
第2章 Fe-B-C堆焊合金组织结构与耐磨性
2.1 堆焊合金层的设计与制备工艺 029
2.1.1 堆焊合金层的制备工艺 029
2.1.2 堆焊合金层的设计 031
2.2 Fe-B-C堆焊合金的组织结构 035
2.2.1 Fe-B-C堆焊合金的物相组成 036
2.2.2 Fe-B-C堆焊合金的组织结构 038
2.2.3 Fe-B-C堆焊合金的结晶过程 054
2.3 高硼铁基堆焊合金的耐磨性 060
2.3.1 磨料磨损模型 060
2.3.2 堆焊合金的磨损机理 062
2.3.3 组织结构与耐磨性的关系 073
第3章 高硼铁基堆焊合金组织的控制研究 077
3.1 组织控制的热力学论证 079
3.1.1 Fe-B-C系合金热力学分析 080
3.1.2 堆焊合金体系选择的热力学分析 086
3.2 Fe-B-C-Ti系堆焊合金热力学预测 092
3.2.1 封闭体系A中化学反应的ΔrG 092
3.2.2 封闭体系B中化学反应的ΔrG 094
3.3 Fe-5.9B-0.9C-xTi系堆焊合金组织结构 098
3.3.1 Fe-5.9B-0.9C-xTi系堆焊合金的组织形态 098
3.3.2 Fe-5.9B-0.9C-xTi系堆焊合金物相组成 102
3.4 Fe-5.9B-0.9C-xTi系堆焊合金耐磨性 104
3.4.1 Fe-5.9B-0.9C-xTi系堆焊合金的硬度与耐磨性 104
3.4.2 Fe-5.9B-0.9C-xTi系堆焊合金磨损机理 105
第4章 初晶Fe2B的生长取向控制 111
4.1 初晶Fe2B的生长习性及生长机制 113
4.1.1 初晶Fe2B的生长习性 113
4.1.2 初晶Fe2B的生长机制 125
4.2 初晶Fe2B生长取向的控制 127
4.2.1 温度梯度的影响 127
4.2.2 成分过冷度的影响 129
4.3 初晶Fe2B生长取向对耐磨性的影响 132
第5章 高硼铁基堆焊合金裂纹的抑制 141
5.1 堆焊裂纹对磨料耐磨性的影响 143
5.2 显微裂纹的抑制研究 145
5.2.1 显微裂纹的形成机制 145
5.2.2 显微裂纹的抑制机理及方法 152
5.2.3 Fe-5.5B-0.1～1.0C-xCr堆焊合金组织结构及耐磨性 159
5.3 宏观裂纹的抑制 166
5.3.1 宏观裂纹的形成机制 166
5.3.2 宏观裂纹的抑制方法 167
5.3.3 Fe-5.7B-2.0～3.5Cr-1.0C-xN堆焊合金组织结构及耐磨性 168
参考文献 177
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| 內容試閱：
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硼在钢中的应用开始于20世纪30年代后期，第二次世界大战期间，为了节约其他战略资源，硼钢得到了快速发展。微量的硼可急剧增加钢的淬透性，提高耐热钢的高温强度和蠕变性能。另外，硼具有屏蔽热中子和抑制俘获γ射线的核特性，这些正是硼在优质钢生产中得到日益广泛应用的原因。20世纪50年代，硼被应用于铸铁中，微量的硼(0.01%~0.1%)加入铸铁中就可有效提高铸铁的硬度、耐蚀性及耐磨性。我国硼铸铁的研制开始于70年代初期，首先在汽车与拖拉机的活塞环与汽缸套上获得了应用。20世纪90年代，Lakeland 研究员在Busby等的研究基础之上提出利用硼的新设想。此后，硼在铁基合金中的研究进入了新的阶段。1995年，Lakeland与其他大学和研究机构共同探索高硼铁基合金在工业领域的应用，在玻璃瓶模具、轧辊与泥浆泵叶轮上获得了令人满意的结果。
近些年来，科研工作者将硼应用于高硼铁基耐磨堆焊合金中，利用硼化物替代或部分替代碳化物，形成以硼化物为主要耐磨硬质相的堆焊合金层，在保证耐磨性的同时，降低了制造成本，为硼的应用开拓了一条新的途径。这其中，代表性的为Fe-Cr-B系和Fe-B-C系耐磨堆焊合金。此类堆焊合金中，易形成M2B型硼化物，特别是粗大的棒状初晶M2B型硼化物，可有效提高堆焊层的磨料耐磨性能。例如，过共晶Fe-B-C系耐磨堆焊合金中，粗大的棒状 Fe2B 硬质相可有效保护共晶基体免受磨粒的损伤，并阻断磨粒的切削路径。具有一定硬度的共晶组织基体对棒状 Fe2B 有足够的支撑作用。两者良好的配合保证了堆焊合金层的磨料耐磨性能。然而，此类合金也面临着脆性过高的问题，在堆焊合金层的制备过程中易形成大量堆焊层裂纹，硼含量特别是碳的含量变化，对堆焊合金层的抗裂性能的影响尤为显著，这一事实限制了此类合金在严酷工作环境下的应用。
本书从组织结构的设计角度出发，论述了进一步改善高硼铁基堆焊合金耐磨性的思想与方法，期望拓展此类合金在工程实际中的应用范围。例如，在Fe-B-C系耐磨堆焊合金组织控制方面，提出采用合金元素钛，调控堆焊合金中棒状Fe2B、鱼骨状Fe2B以及菊花状Fe3(C，B)等硬质相的体积分数，终达到控制堆焊合金耐磨性的目的；基于棒状Fe2B横截面硬度明显高于纵截面硬度的试验事实，提出通过控制棒状Fe2B生长取向，达到进一步提高堆焊合金耐磨性的设计思想；采用大宽度“Z”字形堆焊工艺控制温度梯度方向的方法，结合微量合金元素Ti改变溶质再分配进而减小成分过冷度，终实现了控制棒状Fe2B的生长取向的目的。耐磨性的测试结果也证明了这一思想的可行性。
在抑制堆焊层裂纹方面，本书以EET理论计算了Fe2B晶体的价电子结构及键能，提出棒状Fe2B内部垂直[001]晶向显微裂纹产生的本质原因是片状Fe3(C，B)夹杂引发断裂的观点，理论及试验验证了Cr、V可抑制显微裂纹的产生。当堆焊合金中Cr的含量达到一定数值时，显微裂纹消失，耐磨性也相应提高。堆焊层宏观裂纹产生的本质原因是粗大的棒状Fe2B相及过高的C含量。鉴于此，提出采用氮气保护，Ti、N细化晶粒抑制堆焊层裂纹的方法。并结合上述研究成果，终设计出一种无宏观裂纹与显微裂纹、耐磨性能优异的低成本高硼铁基堆焊合金。
全书共5章，其中第1章由李慕勤与庄明辉共同撰写完成，第2章～第5章由庄明辉撰写完成。书中的全部研究工作是在李慕勤教授的指导与帮助下完成的，同时也得到了所在单位同事及研究团队的大力协助，在此表示衷心的感谢。此外，本书获得了佳木斯大学优秀学科团队项目(JDXKTD-2019001)、黑龙江省自然科学基金项目(LH2020E025)、黑龙江省省属高等学校基本科研业务费项目(2019-KYYWF-1369)的支持。
由于作者水平有限，不当和遗漏之处请读者批评指正。
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